ARM技术概述.ppt

5.8 ARM典型流水线技术简介 三级流水线ARM的组织 五级流水线ARM的组织 5.8.1三级流水线ARM的组织 1）ARM的3级流水线介绍 到ARM7为止的ARM处理器使用的简 单3级流水线分别为 ： 取指级 ； 译码级 ； 执行级 ； 三级流水线ARM的组织 2）ARM 3级流水线下PC的行为 在3级流水线的执行过程中，当通过R15寄存器直接访问PC时，必须考虑到此时流水线的执行过程的真实情况 三级流水线的PC行为 5.8.2 五级流水线ARM的组织 使用5级流水线的ARM处理器包含下面5个流水线级 ： 取指 译码 执行 缓冲\数据 回写 5.9 ARM存储器接口及存储器层次 多级存储器使它包括一个容量小但速度快的从存储器和一个容量大但速度慢的主存储器，根据典型程序的实验统计，这个存储器系统的外部行为在绝大部分时间象一个即大又快的存储器。 这个容量小但速度快的元件是Cache，它自动地保存处理器经常用到的指令和数据的拷贝。 ARM存储器接口及存储器层次 ARM存储数据类型和存储格式 ARM的存储器层次简介 ARM存储系统简介 5.9.1ARM存储数据类型和存储格式 ARM处理器支持以下6种数据类型 ： 8位有符号和无符号字节。 16位有符号和无符号半字，它们以两字节的边界定位。 32位有符号和无符号字，它们以4字节的边界定位。 ARM存储数据类型和存储格式 存储器组织 在以字节为单位寻址的存储器中有“小端”和“大端”两种方式存储字。 “大端”模式下一个字的高地址放的是数据的低位， “小端”模式反之。 5.9.2 ARM的存储器层次简介 寄存器组 片上RAM 片上Cache 主存储器 硬盘 5.10 ARM协处理器 ARM通过增加硬件协处理器来支持对其指令集的通用扩展，通过未定义指令陷阱支持这些协处理器的软件仿真。简单的ARM核提供板级协处理器接口，因此协处理器可以作为一个独立的元件接入。 最常使用的协处理器是用于控制片上功能的系统协处理器，例如控制ARM720上的高速缓存Cache和存储器管理单元MMU等。ARM也开发了浮点协处理器，也可以支持其它的片上协处理器。ARM体系结构支持通过增加协处理器来扩展指令集的机制。 5.11 ARM片上总线AMBA 先进的微控制器总线体系结构 AMBA是ARM公司公布的总线标准 AHB（Advanced High-performance Bus）：用于连接高性能系统模块。它支持突发数据传输方式及单个数据传输方式，所有时序参考同一个时钟沿。 ASB（Advanced System Bus）：用于连接高性能系统模块，它支持突发数据传输模式。 APB（Advance Peripheral Bus）：是一个简单接口支持低性能的外围接口。 5.12 ARM核综述 在高性能的32位嵌入式SoC设计中，几乎都是以ARM作为处理器核。ARM核已是现在嵌入式SoC系统芯片的核心，也是现代嵌入式系统发展的方向。 ARM处理器核作为基本处理单元，根据发展需求还集成了与处理器核密切相关的功能模块，如Cache存储器和存储器管理MMU硬件。 ARM核综述 ARM处理器核当前有6 个系列产品： ARM7 ARM9 ARM9E ARM10E, SecurCore ARM11 Intel公司推出的： StrongARM XScale ARM核综述 5.13.1 ARM7系列核介绍 5.13.2 ARM9系列核介绍 5.13.3 ARM10系列核 5.13.4 StrongARM和XScale系列核 5.13.5 SecurCore系列核 5.13.1 ARM7系列核介绍 ARM7TDMI是ARM公司最早为业界普遍认可且得到了最为广泛应用的处理器核，特别是在手机和PDA中，随着ARM技术的发展，它已是目前最低端的ARM核。 ARM7：32位ARM体系结构4T版本； T：“Thumb”16位压缩指令集； D：支持片上Debug（调试），使处理器能够停止以响应调试请求； M：增强型Multiplier，与前代相比具有较高的性能且产生64位的结果； I：“EmbeddedICE”硬件以支持片上断点和观察点。 ARM7系列核介绍 1）ARM7TDMI组织结构：ARM7TDMI重要的特性有 实现ARM体系结构版本4T，支持64位结果的乘法，半字、有符号字节存取； 支持Thumb指令集，可降低系统开销； 32×8 DSP 乘法器； 32位寻址空间- 4GB 线性地址空间； 它包含了EmbeddedICE模块以支持嵌入式系统调试； 调试硬件由JTAG测试访问端口访问，